L’église, dédiée à Saint-Pierre, était celle d’un petit prieuré, dépendance indirecte de l’abbaye de Cluny dès le XIe siècle et qui percevait les dîmes de la paroisse encore au XVIIIe siècle. La tradition orale situe un premier établissement au sud-ouest du village. L’église actuelle fut longtemps associée à la maison du prieur située plus au nord.
Au cours des siècles, les visites de l’ordre de Cluny et celles de l’évêque de Die, qui était seigneur majeur du fief de Villeperdrix, mentionnent plusieurs destructions et reconstructions de l’église. Ruinée au début du XVe et vers 1470, elle est reconstruite au début du XVIe siècle ; en 1509, elle n’avait pas de carrelage ni de vitres aux fenêtres. On y trouve aussi une chapellenie, dédiée à Notre-Dame de la Pitié. Il s’agissait d’une fondation locale qui dotait un chapelain, généralement un prêtre indépendant de la paroisse, de biens temporels pour célébrer un service de messes. Au moment des guerres de religion, elle est à nouveau détruite puis reconstruite au début du XVIIe siècle, comme le montrent les visites pastorales des années 1630-1640. Elle est alors « fort petite ». En 1770, après expertise, l’église est agrandie à l’ouest. Ces transformations lui confèrent son architecture actuelle, même si de nouveaux travaux interviennent au XIXe siècle (réfection de la porte, achat d’une cloche et construction du clocher).
De 1991 à 2013, les efforts constants de l’Association pour la Sauvegarde du Patrimoine local et pour le Développement des Activités culturelles de Villeperdrix ont permis la restauration de l’église, du mobilier, des tableaux (dont deux représentations de saint Pierre-aux-liens), du chemin de croix et l’installation de nouveaux vitraux.
